Modulación aleatoria por ancho de pulso

Entre las distintas técnicas RPWM, la RFM (modulación de frecuencia aleatoria) es el método más común de los tres tipos principales, utilizado en muchas topologías de convertidores de potencia para superar la prueba de compatibilidad electromagnética (CEM). En este tipo de modulación, la frecuencia de conmutación de la señal PWM se varía aleatoriamente para dispersar el ruido emitido por los convertidores de potencia en los que se aplica. La RFM es muy fácil de implementar y ofrece una reducción significativa de los picos de ruido en comparación con la PWM convencional. Sin embargo, su aplicación se limita a convertidores de potencia que no requieren una frecuencia de conmutación fija para su funcionamiento normal. Un mayor grado de variación de la frecuencia de conmutación puede afectar al correcto funcionamiento de los dispositivos y componentes dentro del circuito del convertidor de potencia . ^{[ 5 ]}

La modulación por ancho de pulsos de potencia (RPPM) también se utiliza comúnmente en convertidores de potencia para superar las pruebas de conformidad electromagnética (EMC). Esta técnica de modulación ofrece una reducción significativa de las emisiones conducidas y, por consiguiente, de las emisiones radiadas de los convertidores de potencia . Sin embargo, en comparación con la modulación por radiofrecuencia (RFM), la RPPM es menos eficaz en la reducción de EMI. Esto se debe a que la densidad espectral de potencia (PSD) de la RPPM contiene componentes tanto de densidad como armónicos, y el espectro no se puede extender completamente, a diferencia de la RFM, donde el espectro solo tiene el componente de densidad. No obstante, en este esquema de modulación , tanto la frecuencia de conmutación como el ancho de pulso son fijos, de modo que los componentes del convertidor, como inductores y condensadores, pueden funcionar correctamente. ^{[ 1 ] [ 3 ]}

En RDCM, el ancho de pulso o el ciclo de trabajo de la señal PWM se varía aleatoriamente para dispersar el espectro de ruido . Este tipo de modulación es menos común en comparación con las anteriores. Esto se debe a que RDCM es menos eficaz para dispersar el ruido. Además, la variación aleatoria del ciclo de trabajo puede causar fluctuaciones y ondulaciones en la tensión de salida. Asimismo, en algunas topologías de convertidores de potencia , la variación del ciclo de trabajo es el medio principal para controlar las tensiones y corrientes de entrada y salida mediante sistemas de control de lazo cerrado . ^{[ 3 ]} Un ejemplo de esto podría ser el accionamiento de un motor de CC con escobillas. Dado que la potencia del motor ya se está "cortando" a una frecuencia específica para variar la tensión y la corriente, introducir aleatorización en el proceso podría causar perjuicios al rendimiento del sistema.

Este tipo de modulación se está volviendo más común en variadores de frecuencia de todos los tamaños y aplicaciones. En los variadores de frecuencia de consumo que la incluyen como función, se presenta como un parámetro seleccionable por el usuario, a menudo con varios niveles de funcionamiento diferentes. Algunos variadores también pueden usar más de un método a la vez. Sin embargo, aunque el término "RPWM" se usa generalmente para denominar este tipo de modulación en un sentido técnico, la tecnología aún no tiene una denominación en el mundo de los nombres de parámetros de los variadores de frecuencia. Por ejemplo, Fuji Electric denomina su parámetro de reducción de ruido como "tono del motor", mientras que Mitsubishi Electric y Teco Westinghouse lo denominan "PWM suave". El uso del término "PWM suave" podría causar confusión a quienes no estén familiarizados con esta técnica, ya que el control de cruce por cero a veces se denomina "conmutación suave".

Un término que podría utilizarse como etiqueta estándar podría ser "PWM codificado" o "codificación de portadora", ya que la palabra "codificación" en este contexto no es específica del método RPWM utilizado, pero informa al usuario de que se está produciendo un proceso especializado que afecta a la forma y las propiedades de la onda de salida. Además, el término tiene cabida en el campo de las telecomunicaciones , donde un codificador es cualquier dispositivo (normalmente analógico) que se utiliza para codificar una señal de forma que resulte ininteligible si se intercepta antes de que llegue al destinatario previsto sin un decodificador adecuadamente calibrado. Es decir, "codificación" no estaría fuera de lugar si se utilizara para etiquetar RPWM en un sentido más general.

Independientemente de la etiqueta, al examinar el manual de los variadores de frecuencia de tamaño doméstico que lo incluyen, la descripción de los parámetros parece centrarse en la reducción del ruido acústico, en lugar de la reducción de la interferencia electromagnética y el buen funcionamiento del motor.

En los convertidores de tracción ferroviaria modernos, este método produce un cambio en el sonido que emiten los motores al ser accionados por inversores que lo utilizan. A diferencia del zumbido constante, basado en la portadora, típico de un convertidor SPWM clásico, el sonido es más bien un silbido, similar al ruido blanco . Debido a que los convertidores de tracción ferroviaria operan a niveles de potencia tan altos, la interferencia electromagnética (EMI) se genera con mayor facilidad en estos sistemas. En estas aplicaciones, la modulación por ancho de pulso rotatorio (RPWM) resulta muy beneficiosa para la vida útil del motor y para el nivel de EMI emitida.